Al salir del planeta para iniciar su tarea en el espacio exterior, los satélites no se extravían porque se mantienen en la órbita donde los coloca el cohete portador, pero dentro de ella se mueven libremente y rotan en todas direcciones.
Para orientarlos y controlarlos desde la Tierra o para que efectúen esta tarea de manera autónoma, Jorge Prado Molina, investigador del Laboratorio de Análisis Geoespacial del Instituto de Geografía (IGg) de la UNAM, ha diseñado una serie de dispositivos y algoritmos con su grupo de colaboradores.
Se trata de prototipos originales de simuladores que imitan, en laboratorio, el ambiente sin fricción característico del espacio exterior, sensores que determinan la orientación del satélite, actuadores que cambian su posición, así como controladores que envían y reciben información entre el artefacto en el espacio y una estación terrena.
Involucrado desde 1985 en el desarrollo de equipos aeroespaciales e integrante del extinto Programa Universitario de Investigación y Desarrollo Espacial (PUIDE) de la UNAM, Prado Molina es persistente en su lucha por lograr que tecnologías hechas en México salgan de la Tierra y se utilicen en beneficio de la nación.
“No lo hemos logrado, pero seguimos en el intento de llegar con tecnología propia. Espero que con la Agencia Espacial Mexicana se pueda avanzar en ese sentido y que haya continuidad, algo que ha faltado hasta ahora”, señaló el integrante de la Red de Ciencia y Tecnología Espaciales del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología.
Consciente del avance tecnológico de varios países en ese ámbito, afirmó que el nuestro no puede rivalizar en el lanzamiento de cohetes o en la construcción de grandes satélites, donde otros llevan la delantera. “Pero tenemos un nicho de oportunidad en el desarrollo de pequeños satélites, de uno a 10 kilogramos de peso; es un área en la que podemos competir a nivel internacional”.
Para esos nanosatélites están construidos sus dispositivos, que pueden hacerse también de mayores dimensiones, aunque la tendencia es de reducir su talla, por los costos de enviar un equipo a órbita terrestre, aunque con ello enfrentan los retos de ser altamente eficientes en el uso de la energía y de conseguir un apuntamiento preciso hacia la Tierra.
Disco, algoritmo y sistema inalámbrico
En esta tecnología integral todos los componentes del sistema de determinación de orientación y control de estabilización se instalan sobre el simulador, un disco negro que tiene debajo una semiesfera metálica donde se imita la ausencia de fricción.
“La semiesfera se apoya a su vez sobre una copa, que es por donde entra aire a presión del exterior y éste sale por la periferia de la misma. Se forma un colchón de aire de una milésima de pulgada que ayuda a que no se toquen las dos piezas (la semiesfera y la copa)”. De esta manera se simula una de las características presentes en el espacio exterior, la más importante desde el punto de vista de la dinámica de las naves espaciales, detalló el doctor en ingeniería.
El sistema de simulación tiene un movimiento en tres ejes, así que la plataforma se puede mover como ocurre en el espacio, donde los objetos flotan libremente y se desplazan en tres, aunque se debe hacer una transformación matemática con respecto a otro sistema de referencia fijo en la Tierra para lograr obtener seis grados de libertad. Así, se simula en el laboratorio el movimiento normal de cualquier objeto que orbita el planeta.
Sobre el simulador en forma de disco se instalan uno o varios sensores (de Sol, de Tierra o magnéticos) para determinar la orientación del satélite y se integran actuadores para modificarlo. El equipo cuenta con un conjunto de baterías y un sistema de comunicación inalámbrica a fin de emitir y recibir información. Es un sistema autónomo que emula el comportamiento de un satélite en órbita.
Las órdenes para orientarlo y controlarlo desde el planeta se logran con un algoritmo, que determina si existe una desviación de la orientación deseada, que puede ser hacia el centro de la Tierra, algún cuerpo del Sistema Solar o el espacio. Dicho algoritmo puede funcionar de forma autónoma o asistida, según las necesidades de la misión.
“Algunos instrumentos los compramos, como la computadora de abordo y el sistema inalámbrico, y otros los construimos, como la electrónica, los algoritmos y la integración de los equipos”, comentó el investigador.
En la estación terrena, ubicada en el laboratorio del IGg, se recibe la información del experimento a través de comunicación inalámbrica y se grafica para analizar cómo se comportaron los diferentes dispositivos ante el algoritmo que los controla.
Transferencias exitosas
Los dispositivos desarrollados por Prado Molina y sus colaboradores ya han logrado algunas transferencias exitosas en México y en el extranjero.
“Mediante un convenio, hemos enviado desde hace algunos años simuladores satelitales a Vietnam (Vietnam National Satellite Center, de reciente creación en el país asiático). Actualmente participamos en un proyecto México-Rusia dónde construimos un sensor de Sol que permite determinar la orientación con respecto al vector solar para el satélite Cóndor, del Centro de Alta Tecnología (CAT) de la Facultad de Ingeniería (FI) de la UNAM.
“Además, enviamos nuestros equipos de simulación para apoyar iniciativas de desarrollo de control de orientación de satélites del Centro de Investigación Científica y Estudios Superiores de Ensenada (CICESE), del Centro de Investigación en Matemáticas (CIMAT) con sede en Guanajuato y estamos en proceso de transferencia con la Universidad Autónoma de Chihuahua”, finalizó.
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